Enciclopédia Histórica
Materiais supercondutores são substâncias únicas que, sob certas condições (geralmente a temperaturas baixas), conduzem corrente elétrica sem perdas, ou seja, não possuem resistência elétrica. A supercondutividade foi descoberta no início do século 20; no entanto, a partir dos anos 2020, começou um amplo desenvolvimento de novos supercondutores, o que reavivou o interesse por esse fenômeno e suas aplicações em sistemas elétricos.
A descoberta da supercondutividade foi feita em 1911 pelo físico holandês Heike Kamerlingh Onnes, que descobriu que o mercúrio perde resistência elétrica a temperaturas abaixo de 4,2 Kelvin. À medida que esse fenômeno foi estudado, diferentes tipos de supercondutores foram descobertos, incluindo supercondutores "de baixa temperatura" e "de alta temperatura", que podem funcionar em condições menos extremas. Em 1986, houve uma revolução no campo da supercondutividade com a descoberta do supercondutor de alta temperatura YBCO (óxido de itércio-bário-cobre), que opera a temperaturas acima de 90 K.
Desde o início dos anos 2020, as pesquisas sobre materiais supercondutores ganharam novo fôlego. Cientistas começaram a utilizar amplamente métodos avançados de modelagem baseados em aprendizado de máquina para criar novas combinações de elementos, a fim de obter características ótimas de supercondutividade. O uso de tecnologias criogênicas, bem como novos métodos de síntese e processamento de materiais resultaram na criação de supercondutores com temperaturas críticas significativamente mais altas.
Uma das conquistas significativas dos últimos anos foi a criação de supercondutores à base de ferro, que podem funcionar a temperaturas de até 55 K. No entanto, a verdadeira quebra de paradigma veio com a descoberta de supercondutores "hidretos", como H3S e LaH10, que ocorreu nos anos 2020: alguns deles demonstram supercondutividade a pressão atmosférica ou até mesmo a temperaturas superiores a 250 K. Essa descoberta abre possibilidades para a aplicação de materiais supercondutores em diversas condições, reduzindo significativamente os custos de resfriamento.
Materiais supercondutores encontram uma ampla variedade de aplicações em sistemas elétricos modernos. Uma das áreas mais promissoras é a criação de ímãs supercondutores, que são usados em tomografia por ressonância magnética (MRI) e em instalações científicas, como o Grande Colisor de Hádrons. Cabos supercondutores podem reduzir significativamente as perdas de energia durante a transmissão ao longo das linhas de transmissão, tornando possível uma distribuição de eletricidade mais eficiente em longas distâncias.
Uma vez que os materiais supercondutores proporcionam perdas de energia zero, sua adoção em massa pode resultar em benefícios econômicos e ambientais significativos. A redução das perdas na transmissão de eletricidade permite a diminuição do consumo de recursos utilizados para geração de energia, além de reduzir as emissões de dióxido de carbono associadas à produção de energia. Espera-se que, no futuro, o uso de tecnologias supercondutoras contribua para sistemas de energia mais sustentáveis.
Apesar de todos os benefícios abrangentes dos materiais supercondutores, o mundo científico enfrenta desafios significativos. O principal problema continua sendo o custo de produção e a necessidade de manter supercondutores em temperaturas criticamente baixas. No entanto, os avanços em ciência dos materiais e tecnologias criogênicas, bem como o desenvolvimento de novos métodos de combinação de elementos, criam perspectivas para superar essas dificuldades nas próximas décadas.
Materiais supercondutores continuam a desempenhar um papel crucial no desenvolvimento de sistemas e tecnologias elétricas. As descobertas feitas nos anos 2020 demonstram claramente que o futuro pertence a materiais supercondutores que podem superar as limitações existentes e mudar significativamente a abordagem para a criação de soluções energéticas eficientes e sustentáveis. Esse caminho traz não apenas mudanças tecnológicas, mas também econômicas e ambientais que certamente impactarão o futuro da energia em todo o mundo.